AT242699B - Verfahren zur Trennung von Nikotinsäure und Isonikotinsäure - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Trennung von Nikotinsäure und Isonikotinsäure   Die Schwierigkeiten bei der Trennung von ss-und y-Pyridincarbonsäuren führten lange Zeit dazu, dass die aus den Teerbasen anfallende, bei 140 - 1450C siedende Fraktion, welche aus einem Gemisch   von ss-und y-Picolin und 2,   6-Lutidin   besteht, zur Erzeugung von Nikotinsäure und Isonikotinsäure mit Hilfe geeigneter Oxydationsverfahren nicht herangezogen wurde ; zur Herstellung von Isonikotinsäure wurde vielmehr das teurere reine Pyridin verwendet und die Seitenkette in p-Stellung mit Hilfe von Essig-   säureanhydrid-eingeführt,   oder   y-Picolin,   das bekanntlich synthetisch aus Acetaldehyd und Ammoniak 
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 in Gegenwart des abtrennbaren   2, 6-Lutidins   durchgeführt werden kann, zu.

   So gelang es, bei Oxydationsreaktionen unter milden Bedingungen nur einen Teil des darin enthaltenen y-Picolins zur Säure zu oxydieren, während der Rest der Basen nicht angegriffen wurde. Auf diese Weise konnte reine Isonikotinsäure erhalten werden. Es gelang auch, ein Gemisch von Nikotinsäure und Isonikotinsäure dadurch zu trennen, dass das Verhältnis der Löslichkeiten beider Säuren in Wasser durch Anwendung hoher Temperaturen und Drücke gegenüber dem Verhältnis bei normalen Drücken verschoben werden konnte. Diese Verschiebung lässt sich zur Trennung ausnutzen. Auch das   Löslichkeitsverhälmis   der Kalziumsalze der Nikotinsäure und Isonikotinsäure in Alkoholen weicht von jenem Verhältnis, in welchem die Säuren in Alkohol löslich sind, ab, so dass auch dieser Unterschied zur Trennung der Säuren ausgenutzt werden konnte. 



   Die verschiedene Löslichkeit der freien Säuren in Wasser und Alkohol ist ebenfalls bereits zur Trennung der Säuren herangezogen worden. Ein weiterer Vorschlag besteht darin, die Isonikotinsäure zuerst aus einer stärker sauren Lösung abzuscheiden, dann die Acidität der Lösung ein wenig abzustumpfen und dadurch die Nikotinsäure zur Abscheidung zu bringen. Man hat ferner schon versucht, die verschiedenen Kristallisations-und Lösungsgeschwindigkeit von Nikotinsäure und Isonikotinsäure zur Auftrennung von Nikotinsäure und Isonikotinsäure enthaltenden Mischungen zu verwerten.

   Einige dieser Vorschläge haben sich für die technische Anwendung als unbrauchbar erwiesen, andere führten zwar zum Erfolg, erfordern aber zusätzliche Umsetzungen, Apparaturen, Arbeitsgänge   od. dgl.,   wodurch die Gewinnung der reinen Säuren mit zusätzlichen, oft beträchtlichen Kosten belastet wird. 



   Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, dass das Verhältnis der Löslichkeit der Alkalisalze der Nikotinsäure und der Isonikotinsäure in Wasser oder wässerigen Lösungen von dem der freien Säuren im gleichen Lösungsmittel ganz wesentlich abweicht. Die folgenden Tabellen, in welchen die Löslichkeiten der Säuren und jene ihrer Natriumsalze angegeben sind, veranschaulichen diesen Sachverhalt. Bei den Untersuchungen über die Löslichkeit wurde unter anderem auch auf den Einfluss der Anwesenheit von Natriumsulfat auf den Sättigungszustand Rücksicht genommen, weil dieses entsteht, wenn die Oxydation der Picolinbasen mit Schwefelsäure in Gegenwart geeigneter Katalysatoren vorgenommen und die Schwefelsäure in deren Natriumsalze übergeführt wird bzw. wenn die Säuren aus deren Natriumsalzen mit.

   Schwefelsäure in Freiheit gesetzt werden. 

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   Tabelle 1 Löslichkeit von Nikotinsäure und Isonikotinsäure in Wasser. 
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<tb> 
<tb> 



  Temperatur <SEP>  C <SEP> 100 <SEP> g <SEP> gesättigte <SEP> wässerige <SEP> Lösung <SEP> enthalten <SEP> : <SEP> 
<tb> Nikotinsäure <SEP> Isonikotinsäure <SEP> Gemisch <SEP> von
<tb> allein <SEP> allein <SEP> Nikotin- <SEP> Isonikotin <SEP> - <SEP> 
<tb> in <SEP> g <SEP> in <SEP> g <SEP> säure <SEP> säure
<tb> ingin <SEP> g <SEP> 
<tb> 0 <SEP> 0, <SEP> 86 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> 
<tb> 15 <SEP> 1. <SEP> 3 <SEP> 0,45
<tb> 22 <SEP> 1, <SEP> 66 <SEP> 
<tb> 25 <SEP> 0,59
<tb> 30 <SEP> 1, <SEP> 94 <SEP> 0,79
<tb> 38 <SEP> 2,47
<tb> 40 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> 
<tb> 61 <SEP> 4, <SEP> 06
<tb> 78 <SEP> 6,0
<tb> 80 <SEP> 7, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> 100 <SEP> 9, <SEP> 76 <SEP> 3,52 <SEP> 10, <SEP> 9 <SEP> 3, <SEP> 0
<tb> 
 
Tabelle 2 Löslichkeit der Nikotinsäure in gesättigter wässeriger
Natriumsulfatlösung, je 100 g Lösung.

   
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<tb> 
<tb> 



  Temperatur <SEP>  C <SEP> Zusammensetzung
<tb> 22 <SEP> 1, <SEP> 25 <SEP> g <SEP> Nikotinsäure <SEP> 
<tb> 40 <SEP> 0, <SEP> 67 <SEP> g <SEP> NikotinsÅaure <SEP> 
<tb> (neben
<tb> 31,9 <SEP> g <SEP> Natriumsulfat)
<tb> 
 
Tabelle 3 
Löslichkeit der Picolinsäure in Wasser ; 100 g gesättigte wässerige Lösung   enthalten :   
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<tb> 
<tb> Temperatur <SEP>  C <SEP> Picolinsäure <SEP> in <SEP> g
<tb> 19 <SEP> 35,1
<tb> 60 <SEP> 58,7
<tb> 88 <SEP> 77, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> 108 <SEP> 88,3
<tb> 
 

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Tabelle 4 
Löslichkeit von   Natrium-nikotinat ;   100 g einer gesättigten Lösung enthalten :

   
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<tb> 
<tb> Temperatur <SEP> OC <SEP> Zusammensetzung
<tb> 10 <SEP> 24, <SEP> 1 <SEP> g <SEP> Natrium-nikotinat <SEP> + <SEP> 
<tb> 75, <SEP> 9 <SEP> g <SEP> Hp <SEP> 
<tb> oder
<tb> 21,8 <SEP> g <SEP> Natrium-nikotinat,
<tb> 2, <SEP> 1 <SEP> g <SEP> Natriumsulfat <SEP> + <SEP> 
<tb> 76, <SEP> 1 <SEP> g <SEP> H20
<tb> 40 <SEP> 48,5 <SEP> g <SEP> Natrium-nikotinat,
<tb> 1, <SEP> 0 <SEP> g <SEP> Natriumsulfat <SEP> +
<tb> SO. <SEP> SgH <SEP> O
<tb> 
 
Tabelle 5 Löslichkeit von Natrium-nikotinat, Natrium-isonikotinat und
Natriumsulfat, nebeneinander in Wasser. 
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<tb> 
<tb> 



  Bestandteile <SEP> Temperatur <SEP>  C
<tb> 10 <SEP> 15 <SEP> 25
<tb> Natrium-nikotinat <SEP> 16,9 <SEP> g <SEP> 18, <SEP> 1 <SEP> g <SEP> 22,6 <SEP> g
<tb> Natrium-isonikotinat <SEP> 16, <SEP> 2 <SEP> g <SEP> 18,0 <SEP> g <SEP> 18,6 <SEP> g
<tb> Natriumsulfat <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> g <SEP> 1, <SEP> 3 <SEP> g <SEP> 2, <SEP> 3 <SEP> g <SEP> 
<tb> Wasser <SEP> 66, <SEP> 0 <SEP> g <SEP> 62, <SEP> 6 <SEP> g <SEP> 56, <SEP> 5 <SEP> g <SEP> 
<tb> 
 
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    74, 1 gOi1iumsalze   vorliegenden Säuren durch Zugabe von Alkalien freisetzen. Zur Freisetzung der freien Nikotin- und Isonikotinsäure aus z. B. Lösungen von Metallsalzen dieser Säuren ist hingegen ein Zusatz von beispielsweise Mineralsäure erforderlich. 



   Als wässerige Lösungen werden beim   erfindungsgemässen Verfahren vorzugsweise   Lösungen in Wasser oder in   Wasser/Alkohol-bzw. Alkohol/Wasser-Gemischen verwendet.   



   Wird beim   erfindungsgemässenverfahren   von einem Säuregemisch ausgegangen, das Nikotinsäure und Isonikotinsäure als die beiden ausschliesslichen Oxydationsprodukte   enthält,   dann genügt es, diese beiden Säuren voneinander zu trennen. Enthält das Säuregemisch auch noch Picolinsäure, so kann diese von den beiden andern Säuren durch die ungleiche, viel höhere Löslichkeit der Picolinsäure abgetrennt werden. 



  In diesem Falle gelingt es, ein Gemisch von Nikotinsäure und Isonikotinsäure in fester Form aus einer gesättigten oder hochkonzentrierten Lösung von Picolinsäure abzutrennen, während die Mutterlaugen die gesamte Picolinsäure und nur geringe Anteile von   ss-und y-Säuren enthalten.   



   Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das zu trennende Gemisch von Nikotinsäure und Isonikotinsäure zuerst mit einer solchen Wassermenge behandelt, dass die gesamte Nikotinsäure in Lösung geht, während ein beträchtlicher Teil der Isonikotinsäure in praktisch reiner Form ungelöst zurückbleibt. Die so erhaltene Mutterlauge, die ein Gemisch von Nikotinsäure und Isonikotinsäure enthält, wird mit Alkalicarbonaten oder-hydroxyden neutralisiert und die Lösung so weit eingeengt, bis eine an Alkalisalz der Isonikotinsäure etwa gesättigte Lösung erhalten wird. Aus einer derartigen Lösung kristallisiert das Alkalisalz der   Nikotinsäure - entsprechend   seiner   Übersättigung-entweder   spontan oder nach dem Animpfen aus.

   Das Alkalisalz der Nikotinsäure wird abgetrennt, gewaschen oder umkristallisiert und dadurch so weit gereinigt, dass nach dem Auflösen in Wasser und Ansäuern eine reine, freie Nikotinsäure daraus zur Ausscheidung gelangt. 



   Aus der nach der Abscheidung des Alkalisalzes der Nikotinsäure anfallenden Mutterlauge, die eine Mischung der Alkalisalze beider Säuren enthält, lassen sich durch Freisetzen der Säuren unter Einhaltung gewisser Konzentrationsverhältnisse weitere Mengen   Isonikotinsäure   in reiner Form abtrennen. 



   Diese beiden Trennungsoperationen lassen sich immer weiter fortsetzen, bis die gesamte vorliegende Nikotinsäure und Isonikotinsäure getrennt ist. Zweckmässiger allerdings ist es, die erhaltenen Mutterlaugen einer Ausgangsmischung oder als Zwischenprodukte anfallenden Mischungen mit gleichen oder ähnlichen Konzentrationsverhältnissen zuzusetzen und sie mit diesen gemeinsam zu verarbeiten. 



   Beispiel : Ein Gemisch, bestehend aus 600 g Isonikotinsäure und 400 g Nikotinsäure, wird mit 5000 g    HO   mehrere Stunden bei 80 - 900C mechanisch gerührt, der nicht in Lösung gegangene Anteil abgesaugt und mehrere Male mit. kleinen Portionen heissen Wassers gewaschen. Der feinkristalline Niederschlag wird getrocknet und ergibt 470 g Isonikotinsäure (Fp. = 315/318 C). 



   Mutterlauge und Wasch flüssigkeiten werden vermischt, durch Zusatz von etwa 175 g Natriumhydroxyd auf einen pH-Wert von 8 gebracht und auf ein Gewicht von 1560 g eingedampft, die so erhaltene Lösung ist an Natriumnikotinat übersättigt, während das Natriumisonikotinat in einer unter der Sättigungkonzentration liegenden Konzentration vorliegt. Nach Kühlen auf   200C   wird die Lösung mit aus HO   kri-   stallisiertem Natriumnikotinat beimpft und 2 h bei 200C kristallisieren gelassen. nach dem Absaugen des Nikotinatniederschlages wird die Mutterlauge auf   10 C   abgekühlt ; auf diese Weise wird eine weitere Menge kristallisiertes Natriumnikotinat erhalten.

   Insgesamt fallen 830 g feuchtes Produkt an, die   350g   Natriumnikotinat und-infolge der anhaftenden konzentrierten Mutterlauge"32 g Natriumisonikotinat enthalten. 



   Es ist vorteilhaft, diesen Niederschlag aus Wasser umzukristallisieren, da man auf diese Weise ein   Nikotinat erhält, das beim Freisetzen der Carbonsäure mit HSO eine Nikotinsäure mit 1000/0 Reinheit ergibt (Fp. = 234/2360C). Die nach Abtrennung des Nikotinatniederschlages von 830 g anfallende Mut-   terlauge enthält noch 121 g Natriumisonikotinat und ebenfalls 121 g Natriumnikotinat. Die   Konzentrat-   tion der Lösung, bezogen auf beide Salze, beträgt   33, ils.   Nach Verdünnen mit 600 g Wasser werden 82 g konz. Schwefelsäure bis zu einem pH-Wert von 3,6 eingetragen, ein Teil der ausgefallenen Carbonsäuren durch Erwärmen auf   900C   unter Rühren wieder gelöst und die ungelöste Isonikotinsäure abfiltriert und gewaschen. Es werden 73 g Isonikotinsäure erhalten. 



   Die in der Mutterlauge und Waschflüssigkeit enthaltenen   Carbonsäuren - 30   g Isonikotinsäure und 103 g   Nikotinsäure - kann   man wieder, wie oben, in Form ihrer Natriumsalze weiter auftrennen usw. 



  Vorteilhafter ist es jedoch, sie mit der nächsten Charge zusammen aufzuarbeiten.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Trennung von Nikotinsäure und Isonikotinsäure aus einem Gemisch aus Nikotinsäure und Isonikotinsäure oder aus einem Gemisch von Salzen dieser Säuren durch Ausnutzung des verschiedenen Lösungs- und Kristallisationsverhaltens dieser Säuren bzw. deren Salze, dadurch gekennzeichnet, dass man abwechselnd in beliebiger Reihenfolge die folgenden Trennungsoperationen anwendet :

   a) Behandlung des festen Säuregemisches mit Wasser oder wässerigen Lösungen oder Freisetzung der beiden Säuren aus einer wässerigen Lösung eines Gemisches von Salzen dieser Säuren, deren Konzentration an isonikotinsaurem Salz höher ist als die Sättigungskonzentration von Isonikotinsäure in Wasser, und Abtrennung der festen Isonikotinsäure, b) Bereitung einer wässerigen Lösung der Alkalisalze von Nikotinsäure und Isonikotinsäure, die an Alkalinikotinat übersättigt ist, insbesondere durch Neutralisation der nach Abtrennung der Isonikotinsäure an Nikotinsäure angereicherten wässerigen Lösung mit Alkali und Einengen dieser Lösung bis zur Überschreitung der Sättigungskonzentration des Alkalisalzes der Nikotinsäure, sowie Ausscheidung des Alkalisalzes der Nikotinsäure durch Kristallisation.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man aus einem festen Gemisch aus Nikotinsäure und Isonikotinsäure mit Wasser praktisch die gesamte Nikotinsäure herauslöst, worauf man nach Abtrennung der Isonikotinsäure die Mutterlauge mit Alkalihydroxyden oder-carbona- ten, vorzugsweise mit entsprechenden Natriumverbindungen, neutralisiert, diese Lösung etwa bis zur Sättigung an nikotinsaurem Alkali einengt und schliesslich das Alkalisalz der Nikotinsäure, vorzugsweise durch Beimpfen, zur Kristallisation bringt.